13_magnets_2018_may06 (1182307)
Текст из файла
Московский физико-технический институтКафедра общей физикиЛекция 13МАГНЕТИЗМ 1. СТАТИЧЕСКИЕ СВОЙСТВАМАГНЕТИКОВзаметки к лекции по общей физикеВ.Н.Глазков2018Основные сведения могут быть также найдены в книге Ч.Киттеля [1] (главы 15-17).Некоторые разделы написаны на основе современной научной литературы. Разделы,являющиеся дополнительными к лекционному курсу отмечены символом (†).стр. 2 из 4006.05.2018ОглавлениеИсследование магнитных систем......................................................................................................6Предмет физики магнитных явлений...........................................................................................6Экспериментальные методы исследования.................................................................................6«Шкала» магнитных полей современной экспериментальной физики....................................7Парамагнетизм и диамагнетизм атомов и молекул.......................................................................12Парамагнетизм свободных атомов.
Парамагнитная восприимчивость. Закон Кюри...........12Диамагнетизм...............................................................................................................................13Парамагнетизм ван Флека†.........................................................................................................14Магнитный порядок в диэлектрических кристаллах....................................................................15Виды магнитного упорядочения в кристаллах. Изменение симметрии при магнитномупорядочении...............................................................................................................................15Замораживание орбитального момента в кристаллах..............................................................17Обменное взаимодействие между магнитными ионами..........................................................19Гейзенберговский гамильтониан...........................................................................................19Косвенное обменное взаимодействие.†................................................................................20Классический предел..............................................................................................................21Модель Изинга и XY-модель спин-спинового взаимодействия.........................................22Проблема основного состояния антиферромагнетика в квантовой теории.†...................23Высокотемпературное разложение для магнитной восприимчивости.†...........................23Модель молекулярного поля............................................................................................................26Магнетик выше температуры упорядочения.
Закон Кюри-Вейса..........................................26Ферромагнетик ниже температуры Кюри.................................................................................28Необычные виды магнитного порядка и разупорядоченные магнитные состояния.†..............30Неколлинеарные антиферромагнетики......................................................................................30Антиферромагнетики со спиральным упорядочением............................................................31Магнетики с геометрической фрустрацией обменного взаимодействия...............................32Двумерная модель Изинга...........................................................................................................35«Спиновый лёд»...........................................................................................................................38стр.
3 из 4006.05.2018Список литературы1: Ч.Киттель, Введение в физику твёрдого тела, 19782: C. G. Shull, W. A. Strauser, and E. O. Wollan, "Neutron Diffraction byParamagnetic andAntiferromagnetic Substances", Physical Review 83, 333 (1951)3: В.Н.Глазков, Методы изучения структуры и колебаний кристаллов, 20164: HMFL, 32T Team, 32 Tesla All-Superconducting Magnet , 2017,https://nationalmaglab.org/magnet-development/magnet-science-technology/magnet-projects/32tesla-scm5: NHFML, National High Magnetic Field Laboratory Homepage, 2017, https://nationalmaglab.org6: LNCMI-Grenoble, Laboratoire Nationale des Champs Magnetique Intense, 2017, http://lncmig.grenoble.cnrs.fr7: HMF-Osaka, Center for Advanced High Magnetic Field Studies, 2017,http://www.ahmf.sci.osaka-u.ac.jp/index_e.html8: M.
Hagiwara, T. Kida, K. Taniguchi, K. Kindo, "Present Status and Future Plan at High MagneticField Laboratory in Osaka University", Journal of Low Temperature Physics 170, 531 (2013)9: ВНИИЭФ, ВНИИЭФ-Электрофизика, 2017,http://vniief.ru/wps/wcm/connect/vniief/site/researchdirections/Research/electrophysics/10: Кудасов Ю.Б., Волков А.Г., Повзнер А.А., Баянкин П.В., Быков А.И., Гук В.Г., ДолотенкоМ.И., Колокольчиков Н.П., Крюк В.В., Монахов М.П., Маркевцев И.М., Платонов В.В.,Селемир В.Д., Таценко О.М., Филиппов А.В., "Переход полупроводник-металл в FeSi всильном магнитном поле", ЖЭТФ 116, 1770 (1999)11: Л.Д.Ландау и Е.М.Лифшиц, Теоретическая физика. Том VIII. Электродинамикасплошных сред, 199212: В.Я.Френкель, "К истории эффекта Эйнштейна -де Гааза", Успехи физических наук 128,545 (1979)13: Л.Д.Ландау, Е.М.Лифшиц, Теоретическая физика, том.3: Квантовая механика.Нереляивистская теория.,14: С.А.Альтшулер и Б.М.Козырев, Электронный парамагнитный резонанс соединенийэлементов промежуточных групп, 197215: P.
W. Anderson, "Antiferromagnetism. Theory of Superexchange Interaction", Physical Review79, 350 (1950)16: E. Pavarini, E. Koch, F. Anders, and M. Jarrell (eds.), Correlated Electrons: From Models toMaterials, , http://www.cond-mat.de/events/correl12/manuscripts/koch.pdf17: Л.Д.Ландау, Е.М.Лифшиц, Теоретическая физика. Статистическая физика т.5,18: J.M.Kosterlitz and D.J.Thouless, "Ordering, metastability and phase transitions in twodimensional systems", J.Phys.C: Solid State Phys.
6, 1181 (1973)19: L.J de Jong and A.R.Miedema, "Experiments on simple magnetic model systems", Advances inPhysics 50, 247 (2001)20: Andre Lohmann, Heinz-Jurgen Schmidt, Johannes Richter, "10th order high-temperatureexpansion for spin systems: Susceptibility and specificheat for spin-s Heisenberg models witharbitrary exchange patterns", arXiv: 1309.0940 (2013)21: V.N.Glazkov, A.M.Farutin, V.Tsurkan, H.-A.Krug von Nidda, A.Loidl, "Evidence fororthorhombic distortion in the ordered state of ZnCr2O4:A magnetic resonance study", PhysicalReview B 79, 024431 (2009)22: Д.Маттис, Теория магнетизма,23: Hugo Keller and Iliia M.Savic, "Moessbauer studies of the static and dynamic critical behaviorof the layered antiferromagnets RbFeF4 and KFeF4", Physical Review B 28, 2638 (1983)24: А.Пятаков, "Спиновый лёд: фрустрированное царство.", Бюллетень МАГО 13 (2012)25: Linus Pauling, "The Structure and Entropy of Ice and of Other Crystals with Some Randomnessof Atomic Arrangement", J.
Am. Chem. Soc 57, 2680 (1935)стр. 4 из 4006.05.201826: C.Castelnovo, R.Moessner, S.L.Sondhi, "Magnetic monopoles in spin ice", Nature 451, 42(2008)стр. 5 из 4006.05.2018Исследование магнитных системПредмет физики магнитных явленийМагнетизм, физика магнитных явлений, является областью физики с большой историей ипродолжает активно развиваться. Мы ограничимся рассмотрением магнитных диэлектриков,магнитные свойства которых связаны с локализованными на ионах магнитными моментами ис взаимодействием этих моментов.
Мы обсудим классификацию магнетиков, простейшиемодели для описания формирования магнитного порядка, свойства упорядоченных состоянийи возможность их описания на языке квазичастиц, аналогичном языку фононов для описанияупругих колебаний.Интерес к физике магнитных явлений связан с тем, что взаимодействия между локальнымимагнитными моментами ионов имеют различную природу и могут иметь энергетическиемасштабы от долей градуса до сотен градусов, могут из-за особенностей кристаллическойструктуры сильно отличаться между магнитными ионами, соседствующими в различныхнаправлениях, могут быть сильно анизотропны. Это может приводить не только кформированию привычных ферро- или антиферромагнитых состояний, но и к формированиюэкзотических магнитных структур, а спектры возбуждений (спиновых волн или магнонов дляобычных антиферро- и ферромагнетиков) в таких системах также могут быть достаточнонеобычными.При этом иногда возникает формальная эквивалентность между магнитными системами ифундаментальными физическими задачами: некоторые виды упорядочения могутописываться как бозе-эйнштейновская конденсация некоторых квазичастиц, задача ободномерной спиновой системе оказывается эквивалентна одномерной системевзаимодействующих фермионов (жидкости Латтинжера), в некоторых магнитных системах(квазиодномерные магнетики) взаимодействие возбуждений друг с другом растёт срасстоянием, демонстрируя свойства «конфайнмента».
Всё это позволяет проверятьразличные теоретические модели на практике и обнаруживать новые явления. К сожалению,эти интересные вопросы выходят за рамки краткого курса и интересующимся можнопредложить обратиться к специализированной литературе.Экспериментальные методы исследованияТаким образом, предметом нашего обсуждения будут: фазовые переходы в разнообразныеупорядоченные состояния, определение структуры этих упорядоченных состояний,изменение свойств под действием внешних воздействий (для магнетиков это, в первуюочередь, приложенное магнитное поле), квазичастицы в магнетиках.
Характеристики
Тип файла PDF
PDF-формат наиболее широко используется для просмотра любого типа файлов на любом устройстве. В него можно сохранить документ, таблицы, презентацию, текст, чертежи, вычисления, графики и всё остальное, что можно показать на экране любого устройства. Именно его лучше всего использовать для печати.
Например, если Вам нужно распечатать чертёж из автокада, Вы сохраните чертёж на флешку, но будет ли автокад в пункте печати? А если будет, то нужная версия с нужными библиотеками? Именно для этого и нужен формат PDF - в нём точно будет показано верно вне зависимости от того, в какой программе создали PDF-файл и есть ли нужная программа для его просмотра.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
